package pers.lxl.structure.array;

/**
 * 封装jdk的数组
 *
 * @date & @author: 2018/12/8 20:22 & lxl
 */
public class Array<E> {

    /**
     * 声明一个jdk中的数组用于存储int型数据
     */
    private E[] data;

    /**
     * 这个数组中存放元素的数量
     */
    private int size;

    /**
     * 默认初始化数组的容量为10
     */
    public Array() {
        this(10);
    }

    /**
     * 在构造方法中初始容量
     *
     * @param capacity 数组的容量
     */
    public Array(int capacity) {
        // 这里只能new一个Object[]转换成E[], 不能直接new E[]
        data = (E[]) new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    /**
     * 获取数组中元素的个数
     * 
     * @return 元素的个数
     */
    public int getSize() {
        return size;
    }

    /**
     * 获取数组的容量
     *
     * @return 数组的容量
     */
    public int getCapacity() {
        return data.length;
    }

    /**
     * 根据索引取数组中的元素
     * 时间复杂度 O(1)
     * @param index 索引
     * @return 元素
     */
    public E get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("Get faild. Index is out of bound");
        }
        return data[index];
    }

    /**
     * 取出第一个元素
     *
     * @return 元素
     */
    public E getFirst() {
        return get(0);
    }

    /**
     * 取出最后一个元素
     *
     * @return 元素
     */
    public E getLast() {
        return get(size - 1);
    }

    /**
     * 判断这个数组是否为空
     *
     * @return true = 空, false = 不为空
     */
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    /**
     * 向数组最前面添加一个元素
     * 时间复杂度 O(n)
     * @param e 要添加的元素
     */
    public void addFirst(E e) {
        add(0, e);
    }

    /**
     * 向数组最后添加一个元素
     * 时间复杂度 O(1)
     * @param e 要添加的元素
     */
    public void addLast(E e) {
        add(size, e);
    }

    /**
     * 设置指定索引位置的元素值
     * 时间复杂度 O(1)
     * @param index 索引
     * @param e     元素值
     */
    public void set(int index, E e) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("Get faild. Index is out of bound");
        }
        data[index] = e;
    }

    /**
     * 在数组的指定索引处添加元素
     * 时间复杂度 O(n/2) = O(n)
     * @param index 要添加的位置(索引位置)
     * @param e     要添加的元素
     */
    public void add(int index, E e) {

        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");
        }

        if (size == data.length) {
            resize(2 * data.length);
        }

        if ((size - index) >= 0) {
            System.arraycopy(data, index, data, index + 1, size - index);
        }

        data[index] = e;
        size++;
    }


    /**
     * 数组扩容
     * 时间复杂度 O(n)
     * @param length 扩容后的长度
     */
    private void resize(int length) {
        E[] newData = (E[]) new Object[length];
        System.arraycopy(data, 0, newData, 0, size);
        data = newData;
    }

    /**
     * 判断是否包含指定元素
     * 时间复杂度 O(n)
     * @return true = 包含这个元素, false = 不包含这个元素
     */
    public boolean contains(E e) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (data[i].equals(e)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    /**
     * 查找指定元素的索引
     * 时间复杂度 O(n)
     * @return 如果找到返回这个元素的索引值, 如果没有找到返回-1
     */
    public int find(E e) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (data[i].equals(e)) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 删除数组中第一个元素
     * 时间复杂度 O(n)
     * @return 删除的元素值
     */
    public E removeFirst() {
        return remove(0);
    }

    /**
     * 删除数组中最后一个元素
     * 时间复杂度 O(1)
     * @return 删除的元素值
     */
    public E removeLast() {
        return remove(size - 1);
    }

    /**
     * 删除指定的元素
     * 时间复杂度 O(n)
     * @param e 要删除的元素
     * @return 如果元素存在则删除
     */
    public E removeElement(E e) {
        int index = find(e);
        if (index != -1) {
            return remove(index);
        } else {
            return null;
        }
    }

    /**
     * 删除指定索引的元素
     * 时间复杂度 O(n/2) = O(n)
     * @param index 索引
     * @return 删除的元素值
     */
    public E remove(int index) {
        if (size == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Array is empty.");
        }
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");
        }

        E temp = data[index];

        if (size - index - 1 > 0) {
            System.arraycopy(data, index + 1, data, index, size - index - 1);
        }
        size--;
        // 清除对象引用，使其可被快速回收
        data[size] = null;

        // 如果数组中元素数量等于数组容量的一半则缩小容量(缩容太快,会产生复杂度震荡,使原来均摊成O(1)的复杂度又变成O(n))
        // 如果数组中元素数量等于数组容量的1/4则缩小容量,使用lazy的思想,可以减缓复杂度震荡
        if (size == data.length / 4 && (data.length / 2) != 0) {
            resize(data.length / 2);
        }
        return temp;
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        builder.append(String.format("Array: size = %d, capacity = %d\n", size, data.length))
                .append('[');
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            builder.append(data[i]);
            if (i != size - 1) {
                builder.append(", ");
            }

        }
        builder.append(']');
        return builder.toString();
    }
}
